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近年來對絮凝反應機理的研究對象集中在單一組分的化學膠體體系上,而且主要是通過觀察絮體結構、顆粒物數目、結構、密度和混凝劑凝聚形態之間的相互關系來進行分析。隨著生活的復雜多變,城市污水水質變得復雜,現階段缺乏合適的監測和分析手段,導致缺乏對污水化學強化一級反應過程的更加深入、細致的研究。大部分的解決辦法集中在藥劑種類和投加量的優化上。
應該在傳統的化學強化一級工藝的基礎上引進合適的方式方法?;瘜W生物絮凝工藝就是這樣一種污水強化一級處理新工藝,它是在傳統去污方法基礎上。通過增設污泥回流和改變反應攪拌方式來去除污染物。這種方式也存在一定的困難,因為增設的污泥回流無法觀察到化學生物絮凝反應池內單個的絮體。他的反應機理究竟如何。本研究試圖通過對比分析化學生物絮凝工藝進出水中的Zeta電位、顆粒物粒度分布和溶解性有機物的分子質量分級等初步揭示化學生物絮凝工藝的絮凝反應機理。
二、化學生物絮凝工藝試驗裝置及方法
(一)試驗裝置
本研究設置了包括絮凝反應區、貯泥區、斜板沉淀區。生物變速過濾區、污泥回流縫等幾部分組成的一體式試驗裝置(如下圖1)。
從上圖1裝置可以看出,污水廠的沉砂池出水進入系統后,依次流經生物絮凝吸附段和生物膜過濾段等環節,逐一得到凈化。
(二)試驗方法
本實驗主要是借助現實中的城市污水處理廠(實驗條件如表1),考察生物絮凝吸附在低溶解氧濃度下的除污效能,同時也考察DO=0.2 mg/L時流量對處理效果的影響。
(三)試驗結果與分析
溶解氧濃度對除污效果的影響不同DO濃度下對污染物的去除情況(如圖2:實驗去污規律圖)。總的來說,實驗結果概括如下:
(一)增高DO濃度對SS、COD、NH3-N、TP去除效果的改善作用不明顯相:
(二)生物絮凝段在Q=1.0 m3/d、DO=0.1 m g/L-0.5 mg/L時對SS、COD的去除效果較好。
(三)溶解氧濃度低不利于硝化反應的進行,在進水有機負荷較低的情況下排泥也較少,因而對氮、磷的去除效果較差。
三、化學生物絮凝工藝的絮凝反應機理簡述
(一)去污機理
生物絮凝吸附強化一級處理去除有機物及懸浮物的機理包括:細菌吸收溶解性物質并將其轉化為細胞質和貯存物質,在細胞內有一部分溶解性物質被降解(提供能量),使細菌得以增殖;通過胞外酶對污染物進行水解而產生自然絮凝劑使膠體和懸浮物脫穩并聚集在污泥絮體上,使之與細菌的莢膜和粘液層面結合而形成緊密的污泥絮體,對水中的懸浮物、膠體顆粒和溶解性物質進行網捕、過濾、吸附和吸收。對有機物及懸浮物的去除機理試驗中,流量與進水負荷和水力停留時間密切相關,成為影響污染物去除率的重要因素。
(二)除磷機理
測定結果顯示,污水中的顆粒性磷能通過污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除。物理截留作用對磷的去除貢獻率為35%左右。根據活性污泥化學組成的經驗式,其含磷量約為自身質量的2.26%,由此計算不同流量下污泥細胞同化作用對磷的去除貢獻率較大。除以上物理截留作用和細胞同化作用除磷外。還存在其他方式的除磷作用,其中主要是聚磷菌對磷的過量吸收作用。此外,在微氧曝氣的條件下通過生物絮凝吸附沉淀,有機物較易去除,在進水有機負荷較低的情況下因排泥較少,使得對磷的去除率難以大幅度提高。而試圖通過增加曝氣量和溶解氧濃度來提高對氨氮的去除率則意義不大;相反,即使保持較低的溶解氧水平,也完全可以通過延長水力停留時間和絮凝區的污泥齡來引導和強化SND,從而簡化了生物脫氮技術和降低了投資。
(三)脫氦機理
按照傳統的硝化反硝化脫氮機理,只有當DO>0.5m g/L時才能很好地進行硝化作用,否則硝化作用會受到抑制。試驗中泥齡、進水NH3-N濃度以及碳源和絮凝反應區曝氣量不同對硝化作用影響不同。當將出水的NH 3-N平均濃度下降后,去除率提升,脫氮效果顯著,這主要是由于生物絮凝反應區發生了同步硝化反硝化(SND)所致:微生物絮體外表面的溶解氧濃度較高,優勢微生物為氨化菌及硝化菌:由于氧傳遞阻力的增加和外部好氧菌對溶解氧的消耗,在絮體內部形成了缺氧環境,從而使反硝化菌占優。SND所呈現出的最大特征是好氧階段對總氮具有良好的去除效果。在生產規模的生物反應器中,完全均勻的混合狀態并不存在,而菌膠團內部存在著溶解氧梯度已被廣泛認同,使得實現SND的缺氧,厭氧環境可在菌膠團內部形成。由于生物化學作用產生的SND更具實際意義,它能使異養硝化和好氧反硝化同時進行,從而實現低濃度碳源下的高效脫氮。
參考文獻:
許多無機化學實驗使學生面臨實驗安全問題,同時給環境帶來不同程度的污染?;瘜W實驗常常使用強酸、強堿、重金屬鹽、刺激性的氣體和液體等化學實驗藥品。這些藥品大都具有腐蝕性、揮發性、劇毒性等特征,對人體的傷害和環境的污染都有較大。每次實驗所用的化學試劑種類繁多,造成的危險與污染情況就更加復雜。例如“氯氣、氯酸鉀的制備”實驗中,氯氣具有強烈的刺激性氣味且具有劇毒性,在空氣中混有氯氣的含量超過0.001mg/L,就會引起人體中毒,產生的尾氣和廢液影響周圍的環境。在化學實驗過程對于這些含有砷化物、氰化物、汞及其化合物、高氯酸鹽、過硫酸鹽、白磷、一氧化碳、氯氣、液溴等危險實驗藥品的實驗,必須在保證學生安全的前提下開設,并合理處置產生的廢液,減少污染環境的影響,這對實驗室的建設提出更高的要求。
2多媒體技術對無機化學實驗教學的促進作用
多媒體輔助教學能夠在一定程度上彌補傳統的教學模式的不足。多媒體技術,集文字、聲音、圖像、動畫于一體,使難以想象、理解的化學知識和化學實驗過程用圖像或動畫直接顯示出來,在課堂上接觸到接近真實的化學實驗過程。
2.1輔助實驗預習在傳統的無機化學實驗教學中,一些化學反應機理較復雜或者操作步驟較為繁雜的實驗項目,學生僅僅通過實驗教材上的文字描述進行實驗預習,了解復雜實驗操作過程。這種實驗預習方式往往使學生對所涉及的實驗操作步驟和實驗現象印象模糊,影響對實驗過程的預測和判斷,容易造成在課堂操作過程估計不足,導致手忙腳亂,不利于提高化學實驗教學的質量和速度。但是,利用多媒體技術,可以綜合文字、聲音、圖像以及動畫等多媒體元素來把抽象的、復雜的實驗教學內容制作成多媒體仿真實驗軟件,通過互聯網絡將仿真實驗軟件上傳到網上進行網絡實驗教學,將實驗教學內容形象地展示給學生。學生通過重復觀看多媒體軟件加深對化學實驗的理解和掌握,減少課堂實驗出錯導致重復實驗的次數,同時提高教學效率和教學質量。
2.2減少實驗時間,信息量豐富無機化學實驗往往涉及到結晶、重結晶、過濾、加熱、干燥、焙燒、水熱處理等實驗過程需要耗費較長的時間。在傳統無機化學實驗教學過程中往往占用較多的實驗學時數,不利于其他實驗基本操作技能的學習。然而,多媒體技術被用來輔助無機化學實驗教學,改變傳統實驗教學的模式,通過多媒體軟件將實驗反應過程真實地展現在學生面前,同時在有限的時間內傳授更加豐富的實驗教學內容。對于一些耗時長的實驗過程,通過加快演示速度,將原來需要幾小時以上的時間壓縮在短短的幾分鐘,同時借助于視頻動畫形象逼真地展現實驗過程,加深學生對實驗過程的認識與理解。還可以將類似的實驗過程快速地展示給學生,使得學生更進一步地認識和比較這些化學實驗過程,更加深刻的掌握這些實驗操作技巧。因此,多媒體輔助實驗教學能加快實驗教學進度,逼真地展示實驗過程的每一個步驟,促進學生理解和掌握更多的化學實驗過程。
2.3綠色無污染,安全性高多媒體輔助實驗教學可以通過計算機技術隨時演示實驗反應過程和操作過程,可以重復多次再現實驗過程的重難點,減少實驗次數,提高實驗的成功率,避免多次操作帶來時間、經費上的浪費以及實驗后產生的廢液對環境造成污染。特別是對于那些具有嚴重污染和不安全因素的化學實驗,可以采用計算機多媒體技術進行仿真實驗操作,這些實驗軟件通過文字、聲音、圖像、動畫在不同的界面上展示實驗的基礎原理、基本裝置、實驗操作過程以及實驗注意事項,在計算機上進行實驗演練,讓學生通過多媒體技術在計算機屏幕上進行實驗操作,能使學生有一種身臨其境的教學效果,然而,自始至終沒有實驗藥品對環境的污染,也沒有實驗安全問題。因此,利用計算機輔助設計實驗教學保證了實驗的安全性、可靠性和可重復性,同時使得實驗廢物排放少,對環境污染小。
3輔助實驗存在的問題
無機化學是一門以實驗為基礎的學科,無機化學實驗是訓練學生動手能力的重要平臺。而多媒體技術在實驗教學中只處于從屬地位,對實驗教學效果的起輔助作用,不能代替教師在教學中的主導作用,所以不可盲目地、不加分析地用多媒體技術輔助教學完全代替其它教學方式。多媒體模擬實驗畢竟不是真正意義上的化學實驗,一些感覺,特別是嗅覺、味覺、觸覺等,學生是無法憑空體驗的,也不能形成對整個化學實驗正確的知覺印象,長期以這種模擬實驗取代在實驗室內的基本操作訓練,勢必造成學生缺少對化學實驗的感知。另外,培養學生動手實驗能力是化學實驗在化學教學中的重要目的之一,藥品的取用配制、儀器的洗滌干燥、裝置的組裝、反應過程的操作等都有很具體的、很嚴格的規范,必須通過實際實驗操作訓練才能掌握。因此,多媒體技術不能替代常規的化學實驗操作訓練,過度的使用多媒體技術不利于培養學生對化學實驗形成準確的知覺印象,也不利于培養學生正確處理突發事件的良好心理素質。
4結論
關鍵詞:金屬有機化學 進展 探究
中圖分類號:TQ11 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)05(a)-0013-01
1 簡述金屬有機化學
1.1 金屬有機化合物的組成
金屬有機化合物即為碳元素和金屬元素經過某一反應而形成的化合物,人類發展比較早的金屬有機化合物主要有格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物,這些化合物的結構是由金屬原子和氧原子組成的,所以不能認為格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物是金屬有機化合物。從廣義上講,金屬有機化合物中的金屬指的是一些具有金屬性質的非金屬元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),實際上,這一定義已遠不符合經典金屬有機化合物的范疇。但是因為元素有機化學和金屬有機化學之間存在緊密的關聯,所以,即便是分不清元素有機化學和金屬有機化學的概念,也不可能造成什么麻煩。
1.2 金屬有機化學研究分類
我們將對金屬有機化合物的探討的科學稱之為金屬有機化學。在學術界中,這一化學往往被分為兩種。
1.2.1 探究金屬有機化合物的合成及金屬有機化合物的性質
采用一系列方法合成金屬有機化合物并研究它的一些物理化學性質,其實質上就是合成金屬有機化合物,并且研究這些化合物的相關物理性質和金屬有機化合物在高分子材料科學領域中的應用。
1.2.2 探究金屬有機合成化學
采用一系列方法研究金屬有機化合物如何在合成中得到更好的應用,雖然金屬有機化合物也在合成的范圍之內,此外,還通過其他一些方法獲得一些配體,但是其主要目的是研究金屬有機化合物在有機合成學上所起的作用,這類研究本質上就是研究金屬有機合成化學。
我們可以從上述論述中得知,金屬有機化學是一種由多種學科構成的組合學科,其構成學科主要有晶體學、無機化學、材料學等和有機化學等一系列學科,金屬有機化學對于不對稱有機合成學而言有著重要的基礎性作用,被認為是現代的有機化學界研究的重中之重。
2 我國金屬有機化學進展
2.1 主族元素金屬有機化學
2.1.1 有機硅化學
現如今,有機硅化合物廣受人們的青睞,究其主要原因有其種類多種多樣,使用范圍廣。從20世紀50年代開始,林一和王葆仁等人合成對有機硅聚化合物和有機硅單體領域做了大量的工作,其主鏈是硅氧烷。后來,北京大學也對領域做了大量的研究工作。目前,有機硅工業體系已經在我國形成了,下列五個品種早已完成了其工業化進程,即為硅橡膠、硅凝膠、硅樹脂、硅偶聯劑和硅油等五大品種,此外,它們還對我國經濟和國防建設起到了身份重要的作用。
2.1.2 有機硼化學
21世紀60年代末,我國科學院下面的上海有機化學研究中心和其他研究中心開展了緊密的合作,它們主要研究了硼氫化合物,這之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法,其實驗水平已經接近空前的程度。時間進入60年代,人們開始關注有機硼在有機合成中的應用,這指的是硼氫化反應,硼氮六環、氮硼烷的合成,此外,還有硼烷的結構規則以及硼酸酯化學等。
2.2 過渡金屬有機絡合物化學
2.2.1 過渡金屬絡合物的合成、反應及結構
眾所周知,積極研究過渡金屬有機絡合物的合成方法及相關物理化學性質具有重要的意義,它在進行金屬一碳鍵研究的過程中具有基礎性作用,此外還有利于金屬有機化學的進一步發展。
2.2.2 絡合催化和小分子活化
在此之前,由烯烴聚合而成的催化劑只能在d族過渡金屬中得到一些應用,沈之荃及歐陽等人花費了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一種新的稀土催化劑。
3 我國金屬有機化學進展方向
3.1 根據現有的金屬有機化合物反應規律來研究新的合成反應
目前,像炔烴-αβ-不飽和羰基化合物之類的串聯偶聯反應等金屬有機化學反應得到了較為細致的研究;此外還有雙取代、三取代烯烴,共軛雙烯等的立體選擇性合成技術比較成熟;亞胺的烷基化反應和四異丙氧基鈦促進的還原烯化反應也在現代工業中得到廣泛使用。值得慶祝的是,我國獨自研究了一種新型反應,即為炔烴-αβ-不飽和羰基化合物的串聯偶聯反應,這一反應給我們展現了一種較為先進的質解方法,可用于猝滅C-Pd鍵。
在我國技術有機化學研究中,亞胺的烷基化反應是一種快速發展的反應,而目前,這一反應已經出現了幾個子系列。在亞胺的烷基化反應中存在亞胺經三甲基氯硅烷活化后和烯丙基錫的反應,當有鋅粉或鎂屑存在的情況下和烯丙基溴的Barbier型進行反應,以及和氟離子引起的亞胺和三甲基烯丙基硅烷的反應。
3.2 進一步研究金屬有機化合物的反應規律
金屬有機化合物的雙等瓣置換和伴隨加合的等瓣置換新模式和氧橋聯二茚基稀土化合物的立體控制選擇性合成是我國在研究金屬有機化學程中得到的。這兩個反應規律是一種研究程度較高的金屬有機化合物的反應規律,它以研究單等瓣置換反應為基礎,發現橋連雙環戊二烯基雙金屬絡負離子可以一起和兩分子簇合物發生等瓣置換反應,最終獲得一系列具有較新結構的橋連雙環戊二烯基雙原子簇化合物。因此,它對于現有反應規律做深入研究有很好地指導作用,此外,還對金屬有機化學的研究工作具有至關重要的作用。
3.3 加快研究新的金屬有機化合物反應機理
在剛發現的金屬有機化合物基元反應之中二價鈀在催化反應中鹵離子的作用下和氟離子形成的三甲基烯丙基硅烷和亞胺的反應機理是技術比較成熟的,要知道,鹵離子在質解反應中具有十分重要的作用;氟離子在該反應中只起催化作用,氟離子沒有可能完全產生其催化作用。所以,對于新的金屬有機化合物反應機理所做的的進一步探究同樣具有非常重要研究價值。
4 結語
最近幾年,金屬有機化學這一前沿學科有了飛速發展,其中它的發展打破了傳統的無機化學和有機化學的界限,同時又和合成化學、理論化學、結構化學、催化、高分子科學、生物無機化學等交織在一起,從而成為近代學科前沿領域之一。金屬有機化學的探究對我國的科技發展有著非常重要意義,其中在農業、醫藥、輕工業等廣闊領域有著非常寬廣的前景。所以深入探究金屬有機化合物的性能和結構的關系,不僅能夠為結構化學、有機化學做出貢獻,還對了解有機錫化合物的催化性能、生理活性和熱穩定性等都有非常重要意義,并對尋找新材料、新藥物有非常重要的應用價值。
參考文獻
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[3] 張興全.有機化學發展前景分析[J].化工時代,2005(8).
關鍵詞:對比;類比;斷鍵;成鍵;網絡
中圖分類號:G623文獻標識碼: 文章編號:1003-2851(2010)01-0161-02
有機化學部分與無機化學相比具有不同的特點,按無機學習的方法來學習有機化學,往往只達到事倍功半的效果。學好有機化學,要嘗試采取不同的學習方法。
一、巧記憶突破概念難關
掌握概念是學好有機的前提
(一)望文生義法
同分異構體、同系物和無機中的同位素、同素異形體之間很容易混淆。找出重點字,利用望文生義法可以快速準確的記憶。
“同分異構體”中“分”指分子式,“構”指結構,即相同的分子式不同的結構的物質互為同分異構體。如:分子式為C4H10的
“同系物”中“系”指系列即同一系列的不同物質是互為同系物的前提條件,結構相似才屬于同一的系列。物質要互為同系物必須滿足――“結構相似”和”分子組成上相差幾個CH2”這兩個要求,這樣的物質互為同系物。如; CH2=CH―CH3和CH3CH2CH=CHCH2CH3,分子中都含有一個C=C(結構相似)并且相差3個CH2原子團它們互為同系物;
“同位素”落在“位”上,是指在周期表中處于同一的位置(同一元素)的不同原子,互為同位素。同一元素的不同原子必須滿足質子數相同而中子數不同即質量數不同,如:1735Cl和1737Cl等;
“同素異形體”中“素”指元素,“形”指結構,顧名思義就是由相同的元素構成的不同的單質即為同素異形體。如金剛石和石墨、氧氣和臭氧等;
“同”的概念理解之后,很容易區分出物質間的關系。如取代反應、加成反應、加聚反應等等概念也能利用望文生義法來理解。
(二)要點記憶法
對于剛接觸有機的同學們來說,都想準確的掌握概念加以應用,我們可以找到概念內容中的要點,理解記憶。如:烴中只有C和H兩種元素,烯烴中含有C=C,炔烴中含有,芳香烴含中有苯環,醇和酚中含有―OH,醛中含有―CHO,而羧酸中含有―COOH抓住有機物結構的特點(官能團),解決概念難關就容易多了。
(三)對比分析法
有的概念用上述方法不能達到目的,如:醇和酚的概念,結構都有―OH,但如何能分清醇和酚呢?我們可以采用對比法,先理解了酚的概念,―OH直接連在苯環上的物質屬于酚類,與酚類對比,―OH只要不是直接連在苯環上的有機物,我們都可以認為它有醇的性質。
二、分析理解解決性質難關
(一)分類別,抓典型,類比推理掌握化學性質法
結構決定性質,把各種有機物按不同的結構特點――官能團分成幾大類,每類物質中找到典型物質,理解和掌握其性質,其它物質的性質與之相似,進行類比推理。如:烷烴中抓住CH4,它在通常條件下比較穩定,不和強酸、強堿、強氧化劑發生反應,在特殊條件下(關照),CH4可以和Cl2發生取代反應,生成多種取代產物,與之結構相似的烷烴也具有這樣的性質;烯烴和炔烴的典型是乙烯和乙炔,它們能使酸性高錳酸鉀溶液褪色而發生氧化反應,能與Br2的CCl4溶液褪色而發生加成反應等等,其它烯烴、炔烴也應具有此類性質;醇的性質與乙醇相似,與金屬鈉反應放出H2,有些醇類可以被氧化,有些醇可以發生消去生成相應的不飽和的化合物;醛、酚、羧酸和酯類都可以利用這種方法,掌握一種典型物質的性質,運用準確的推理分析,相當于掌握了一類物質的性質。
(二)動畫模擬化學鍵的斷裂和形成過程,分析推理產物幫助記憶化學方程式法
判斷物質能否發生化學反應,形象的實驗現象幫助記憶比較容易,可以加深對物質化學性質的理解,有機反應可以分成不同的反應類型,重要的是抓住其反應機理。
取代反應中無論是鹵代還是硝化等等都是其它原子代替有機物中的原子或原子團――代替(交換)的意思。
加成反應可以簡單的理解是雙鍵或三鍵斷裂后,直接加進其它原子或原子團。如:與Br2的CCl4溶液發生加成反應通常條件下即可, CH2=CH―CH3 + Br2 ?坂CH2BrCHBrCH3;與HCl、H2O等發生加成反應往往需要催化劑等條件;
有些反應比較復雜,但任何反應都是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成過程,我們可以借助通過動畫模擬反應過程中舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成的過程,分析反應的機理,推理產物。
1.氧化反應:
醇類的氧化反應:在銅或銀做催化劑和加熱的條件下,乙醇被氧化成乙醛
分析:乙醇被氧化的機理是與―OH相連的C上的C―H鍵和O―H斷裂形成碳氧雙鍵,而其余部分沒有變化。
醇的化學性質主要是由它的官能團醇―OH決定的,但由于各種醇的結構又不完全相同,性質上必然會有細節上的不同。
試分析CH3CH2CH2OH被氧化的方程式:
通過分析如CH3CH2CH(CH3)OH能否被氧化
氧化過程中斷鍵情況為
氧化產物是
不屬于醛類。而CH3CH2C(CH3)2OH則不能被氧化。
小結:醇類被氧化的機理是與官能團“―OH”相連的C上的C―H鍵和O―H斷裂形成碳氧雙鍵,其余部分不變。若醇分子中與―OH相連碳上沒有H,則該醇不能被氧化。
2.消去反應:
在濃硫酸加熱170℃條件下,乙醇通過消去反應得到乙烯
分析:乙醇發生消去反應的機理是與羥基碳相鄰的碳原子上的C―H鍵和C―O斷裂,形成碳碳雙鍵,其余部分不變。
通過分析CH3CH2CH2OH發生消去反應的機理,斷鍵部位如圖所示
則消去產物為 CH3CH=CH2;CH3CH2CH(CH3)OH在適當條件下發生消去反應,斷鍵部位可能情況如圖所示
則消去反應的產物為CH3CH=CHCH3 或CH3CH2CH=CH2;CH3CH2C(CH3)2OH在適當條件下發生消去反應,斷鍵部位可能為
則消去反應的產物則為CH3CH2C(CH3)=CH2或CH3CH=C(CH3)2而則不能發生消去反應。
小結:醇發生消去反應的機理是與官能團“羥基”相鄰的碳原子上的C―H鍵和C―O鍵斷裂,形成碳碳雙鍵,其余部分不變。若與―OH相鄰的碳原子上沒有H則不能發生消去反應。
抓基本概念、抓官能團、抓特殊條件、抓特殊現象、抓特殊產物,理解了各類反應中典型反應的機理,利用形象而生動的動化演示過程,理解并掌握同類有機物反應的情況,利用類推法得到產物。
三、尋找物質間聯系,使知識結構化
有機化學雖然錯綜復雜,但往往有很明顯的特點――官能團,把零散的基礎知識系統化、結構化,找到知識點間的聯系。如:在學習完烴的衍生物一章后,涉及到鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯等類物質和氧化反應、還原反應、消去反應、水解反應、酯化反應等反應類型,我們找到下圖的網絡就很容易發現他們的聯系
摘 要:有機化學是醫學院校的一門重要基礎課。近年來,隨著教育教學改革發展,使醫學有機化學的教學面臨不少困境,如理論課時的減少,學生人數的擴增,學生基礎參差不齊等。對此,本文作者分別提出了具體解決方法,并在實踐中進行了應用,取得了良好的教學效果。
關鍵詞:有機化學論文
有機化學是一門集理論性、實踐性和系統性為一體的學科。醫學有機化學是醫學、藥學以及生命科學等相關專業的基礎課程之一。它銜接無機化學,并為后續的生物化學、微生物學、免疫學、藥物化學、藥理學和醫學檢驗等課程提供了必備的基礎知識和基本理論。醫學有機化學的內容雖與化學、化工、生物工程等專業的有機化學課程大致相同,但教學的側重點、教學的方法須有所差異,對任課教師也提出了更高的要求。筆者從自身的教學實踐出發,從以下4個方面談醫學有機化學教學實踐中。
一、了解學生化學基礎
筆者所在學校的醫學專業面向全國招生,而現階段各省或地區的高考政策不盡相同,部分新生參加了化學學科的高考,因而具有較為系統的中學化學知識結構,同時對基本的元素、物質以及化學反應有一定的認識,這類學生具備較好的學習醫學有機化學的基礎;另有部分考生,未參加化學學科的高考,在高中階段學業水平測試之后便停止了化學的繼續學習,這部分新生的中學化學基礎薄弱,普遍存在概念模糊,對元素、官能團的認知不清以及對化學反應幾乎一無所知的問題,這些問題導致這部分學生學習困難,課堂參與度低,進一步導致學習興趣和信心的喪失,最終難以順利完成該課程的學習任務。
針對不同生源的中學化學基礎參差不齊的情況,我們不僅需要在合班上課時考慮班級合理編排,更需要在課堂教學中照顧到基礎薄弱的學生,同時滿足基礎較好的學生更高的學習需求。另外,我們嘗試適當安排時間對基礎薄弱的學生單獨進行中學化學的重要知識點的回顧和講解,將有利于這部分學生跟上該課程的課堂教學進度,也有助于他們對后續課程的學習。
二、引導學生系統建立有機化學知識結構
多數有機化學教材,包括該校使用的醫學有機化學教材均按照化合物類型(如烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白質……)進行章節編排,雖利于學生依據化合物類型建立知識結構,但各章節內容仍稍顯分散,知識點較為繁雜,學生掌握不易。為了學生能夠從最基本的有機化學概念、原理出發建立完善的有機化學知識體系,我們有意識地加強了緒論部分尤其是關于有機結構和有機反應的基本理論的闡述。
比如:緒論中我們介紹有機化學反應包含兩個基本的組成:反應物共價鍵的斷裂以及產物共價鍵的生成。共價鍵的斷裂方式只有兩種:異裂和均裂。前者產生自由基,后者產生離子對,兩者均為有機反應的活性中間體,大多數有機反應與這兩種活性中間體的生成及參與有關,從而派生出有機反應的三個基本類型:自由基反應、離子型反應(親核或親電反應)以及協同反應。
在后續章節的講解中,我們將具體反應歸屬到上述基本反應類型進行講解。比如:講解烯烴的化學性質時,引導學生關注碳正離子如何形成、如何穩定以及如何參與化學反應;講解羥醛縮合時,引導學生關注碳負離子如何形成、如何穩定以及如何參與親核反應。這樣不僅讓學生能夠從根本上理解反應,并且能夠圍繞基本反應的類型及活性中間體,將內容龐雜的知識點進行歸類并逐步建立相應的知識體系。
三、注重有機化學與醫學的學科交叉
有機化學之所以成為醫學專業的基礎課程,不僅因為有機分子是構成動物、植物體的基本單位,體內的物質轉換及能量傳遞也均與有機化學反應息息相關。在醫學有機化學的教學中,我們有意識地引入相關的醫學知識,在強化對知識點理解的同時,闡釋相關的生物學或醫學現象,從而提升學生對有機化學的學習興趣和熱情。例如:在講解立體化學這一章節時,我們開篇即以“反應停”(沙利度胺)事件為例,讓學生認識到確定化合物立體構型的重要性。在20世紀50~60年代,“反應?!痹谂R床上被普遍用于抑制孕婦的妊娠反應,但隨之而來的大量“海豹畸形嬰兒”的出生使該藥物被禁止使用。后來的研究表明,當時使用的藥物“反應?!睂嶋H為一對對映體混合物,即安全的R構型及致畸的S構型的混合物。通過這一實例,學生自然意識到立體化學對于有機化合物結構的重要性,課堂專注度也顯著提高。
在具體章節的講解中,我們還嘗試以常見藥物分子為例來闡釋相關的官能團或者分子片段,做到醫學、藥學知識與有機化學知識點的融合。比如:在羧酸及其衍生物的講解中,我們以青霉素等為例向學生介紹了含特殊結構片段――“β-內酰胺”的一類抗生素,使學生對酰胺的理解得以強化。同時,我們還對青霉素的發現、發展和臨床應用背景進行了介紹,從而一定程度上激發了學生對醫學研究的興趣。如圖1
一多媒體教學手段在大學化學教學中的優勢
多媒體技術具有將文字、圖像和聲音綜合為一體的功能,能夠將教學方式進一步地擴大和延伸,同時使教學環境清新,減少了粉筆灰等有害粉塵對師生身體的損害。它在大學化學教學中的優勢主要體現在以下幾點。
1從抽象到具體,提高學生學習興趣
大學化學作為一門抽象的基礎學科,它主要由物理化學、分析化學、有機化學、無機化學等四個二級學科組成,涉及范圍廣泛,從宏觀到微觀,從定性到定量。采用傳統的板書式教學,很難使學生對化學反應機理、物質的結構特征、微觀粒子的幾何性質等抽象的知識進行形象化的理解。學生只能借助教師的板書和語言講解,同時結合原有的知識進行想象,很難在腦海中形成具體的模型,難以有效地掌握相應的知識,因此學習興趣和效果都會受到影響。若在這些抽象知識的講授時,使用一定的多媒體技術,將使這些過程由“靜態”變為“動態”,由“微觀”變成“宏觀”。不僅提高了學生的學習興趣,加深了學生對知識的理解,同時更能提高教學效果,提升教學質量。
2增大教學容量,提高教學效率
隨著目前教學內容的不斷豐富,在短暫的課堂時間內進行大量的信息傳遞,傳統的板書式教學顯然有些“力不從心”。借助多媒體技術的高容量特點,教師可以在上課前將大量相關的圖表、文字等教學內容放入課件中,使學生在課堂上短時間內就能接觸到大量的信息,有效地提高教學的效率。例如對物理化學部分中的壓縮因子圖、膠體模型,有機化學部分中的各種復雜分子式等信息在課件中進行展示,使學生及時地接受大量的新知識,有效地提高了教師課堂時間利用率。
3改善教學環境,提高教師備課效率
傳統的板書式教學要求教師每次講授課程都需要在黑板上重復地書寫,極大地浪費了教師和學生的時間。如何有效地提高教學效率就成為了一個亟待解決的問題。由于大量的教學內容具有相對的穩定性,教師可以針對已經使用過的課件進行補充和修改,進而減少重復性備課時間,使教師把更多的精力投入到對課程內容的研究以及教育技能的改進上,進而有效地提高教學效果。以無機化學中元素部分為例,周期表中元素的性質和特征已經成為公認的結論,教師可以在原有的內容上加入最新的科研成果,既減輕了教師的備課負擔,同時也提高了學生的學習興趣,拓展了學生的認知范圍,提高了教學的質量。
二目前大學化學教學中運用多媒體存在的問題
多媒體教學方式的推廣使傳統的教學方式發生了很大轉變,推動了教學的現代化進程。然而,伴隨著多媒體技術的深入使用,也出現了很多的負面影響。
1盲目代替其它授課形式
現代的多媒體教學手段具有很多獨特的優點,但是它也僅僅是一種教學的輔助手段。多媒體技術推廣之初,學校為了加快其普及的進程,要求教師必須使用多媒體手段進行授課,而且給予一定的獎勵。隨著多媒體教學手段的長時間使用,一些教師將多媒體技術的高效性特點錯誤地使用,將課堂的教學過程完全變成課件展示,徹底地放棄了板書的使用,使課堂教學活動變成了簡單的“人機對話”,阻礙了學生理解和記憶教學內容,以及對學生邏輯思維的培養,顯然不利于教學活動的進行。
2知識內容過多,缺乏科學性
隨著科技的進步,教學內容也在不斷的豐富。多媒體技術在短時間內可以傳遞大量的知識信息,有效提高教學效率。但是僅僅為了追求教學進度,節省教學時間,在單位學時內加入大量的教學內容,而不考慮其科學性,往往會適得其反,舍本逐末,降低學生的思維靈敏度,使學生對知識的接受和理解容易產生只知其然而不知其所以然的效果。同時,課堂上大量的信息傳遞占用了大部分的教學時間,直接減少了師生之間的互動,忽視了教學上的肢體語言等知識和情感的表達方式,使學生在課堂上單純地面對著屏幕,感受不到課堂教學應有的活力和教師的情感。學生只是處于一種單一的知識接受狀態,阻礙了學生解決問題和分析問題能力的提高,以及創造性思維的培養。
3過分依賴多媒體教學手段,忽視教學技能的提高
多媒體教學方式的普及減輕了教師的負擔,提高了教學的效率。目前,學校的教師也都已基本具備獨立開發課件的能力,但隨著多媒體技術的不斷使用,卻出現了一些極端的現象,一些教師為了展現自己課件的精良,將大量精力全部投入在課件的制作過程,卻忽視了教學的需要;另一些教師則將已有的課件復制使用,或者將教材內容“搬家”;還有一些教師,在課堂上,至始至終都在“自我欣賞”,一個人對著課件進行“朗誦”,學生和教師之間的交互活動幾乎沒有。顯然,這些行為不僅會影響到教學活動的正常進行,而且對學生的知識接受和能力提高都會起到負面效應。此外,一旦遇到設備損壞、停電等意外的發生,有些教師甚至不能進行正常的教學活動。究其原因,主要是這些教師沒有正確地看待多媒體技術的使用,忽略了教學中各個環節的內在聯系。
三關于改進大學化學教學中運用多媒體的意見
多媒體教學手段具有獨特的優勢,同時也具有一些不足。因此,在大學化學教學中,正確地使用多媒體教學模式,揚長避短,使多媒體教學模式與傳統教學模式優化整合,同時提高課件質量,有效地提高大學化學的教學效率和教學質量。
1結合傳統教學手段,提高教學質量
先進的多媒體教學手段在大學化學教學中具有很多獨特的優勢,但是傳統板書教學的一些自身優點還是多媒體技術無法取代的。在傳統教學中,知識的傳遞以“傳授-接受”為特征,既有利于學生邏輯思維的培養,也有利于師生感情的交流。而且,傳統教學具有較強的即時性和重現力。在即時性方面,教師以黑板板書進行知識講解,學生在座位上聽講和練習。在教學過程中,教師可以根據課堂上學生對知識的接受情況,隨時增刪教學內容。同時,教師在教學中突現的教學靈感也能得到及時地展現。在邏輯性方面,尤其是對于物理化學、結構化學中公式性的知識點,有機化學中各種反應的演化歷程,教師在黑板上對其進行的推導,使知識點以及例題逐級展現給學生,讓學生對知識的理解形成邏輯性。同時,教師的教學語言、手勢、板書以及學生的及時反饋,都能有效地促進知識的傳遞,這是多媒體手段所無法代替的。另一方面,多媒體教學多樣的表現形式,豐富的信息量,形象直觀等特點,也是其他教學手段無法代替的。因此,教師在教學中應該將這兩種教學手段進行有機結合、優勢互補,使教學質量得到有效地提高。
2提高多媒體課件質量,實現現代化教學
多媒體課件的質量不僅要體現技術性,更重要地是要體現課件的教學功能和整體化特征。必要的技術支持是完成課件制作的基礎,但卻不是課件制作的目的。技術手段只有根據課程內容和課堂的需要,使課件達到必要的教學功能,同時符合教學設計的整體化的特征,才能將技術和教學達到完美的互補。具體的提高方式應有以下幾點。
課件的教學性方面:首先應使復雜的教學內容層次化,掌握教學節奏,使一些內容較多、關聯性較強的知識,逐次地展現給學生,讓教學過程產生邏輯性和層次性;其次,讓復雜的微觀化學反應歷程在學生面前動態地演示,幫助學生形象化地理解和掌握抽象的知識。
課件的內容選取方面:首先,要符合教學大綱和人才培養方案的要求;其次,知識內容科學規范、表達準確、主次分明、信息豐富;再者,形式風格要協調統一、簡潔美觀、具有吸引力,多媒體元素結構合理,符合學生認知結構。
課件制作的技術性方面:首先,課件具有穩定性,在不同的使用環境下,都能正常使用;其次,具有較強的可操作性,操作簡便,易于查找;再者,多種媒體要素的有效整合也是課件質量的保證。
課件制作的經濟性方面:課件制作的代價和在教學中使用的效果之間應有一個很好的平衡。既不能一味地追求課件的質量,忽視教學技能以及教學質量的提高,也不能單純為了提高教學效率,而忽略了多媒體手段的優勢。如何建立一個合理的平衡,這需要教師在教學活動中不斷地自我摸索,才能將教師的精力有效地利用。
總之,多媒體教學手段的出現和在大學化學教學中使用,推動了大學化學教育的現代化和信息化,極大地豐富了大學化學的教學手段。但是,多媒體技術在大學化學教學中的推廣和使用過程中也暴露了很多的問題。因此,科學、合理、有效地使用多媒體教學手段,才能更好地激發學生學習興趣,提高教學質量,也將促進教育教學理論研究的深層次發展。
參考文獻
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1.1理論教學與現實生活聯系不夠緊密
大學生作為未來國家經濟建設的主力軍,大學生營養狀況及身體素質直接關系到社會、經濟的發展。通過在高校中進行食品化學的公選課教育,不僅有利于大學生對食品化學的了解,還有利于其家庭良好飲食習慣的養成,但是在現階段的食品化學公選課教學中,教師還是以食品化學的專業知識為主,不能很大程度的聯系實際,學生的學習興趣也不高,從而影響全校學生對“食品化學”這門公選課的選擇。
1.2教學內容缺乏特色
“食品化學”課程教學主要講授的是食品成分的結構和性質、在加工保藏中的變化和這些變化對食品品質、營養和貯藏穩定性的影響。課程內容涵蓋廣泛,知識點多且分散,與相關學科有交叉。如果課程內容設置不當會造成教學內容重復、缺乏特色,學生在學習過程中就會感覺到學習內容雜亂,缺乏系統性,不好把握重點,從而出現死背課本應付考試的現象。學生如果對課程學習產生抵觸心理,將會影響學生的學習熱情,使教學效果大打折扣。
1.3與相關課程街接不夠緊密
“食品化學”的先修課程包括“無機化學”“有機化學”和“生物化學”,目前“食品化學”課程與先修課程的銜接不緊密,沒能突出“化學”的特色。在教學內容上偏重于對單糖、雙糖和多糖結構和特性的描述和蛋白質變性及影響因素的羅列,這樣的教學內容不能促使學生用已有的化學知識來理解食品化學的知識點。同時,“食品化學”課程教學重理論教學,輕實踐教學,對食品化學在食品加工和儲藏中的應用知識介紹偏少,且缺乏與后續課程的聯系,不能激發學生學習的積極性,也不利于應用型人才的培養。
2.“食品化學”課程教學改革的措施
2.1加強理論教學與實踐教學的聯系
作為校級公選課,提高學生學習興趣極其重要。為使學生牢固地掌握食品營養學知識,并將知識積極應用于實際,從而對“食品化學”具有更深入的認識,在教學過程中選擇學生最感興趣的話題,如一日三餐、顏色與營養、食品添加劑、“病從口入”、有機食品、飲食與減肥等內容進行專題討論教學,課程內容更貼近學生實際需求,教學效果顯著。在教學過程中,適時給學生布置營養調查實踐作業,督促鼓勵大學生參與營養學知識的宣傳。如“學生一日三餐就餐情況調查”、“食堂飯菜營養素調查”等,通過實踐活動,提高了學生學習該課程的積極性,有利于增強學生的合理膳食意識。
2.2調整課程教學思路
首先要突出“化學”的特點,強化化學在授課方向上的指導地位,引導學生對相關化學知識進行深入了解。教學重點應集中在食品化學在現實中的應用,增強教學思路的邏輯性,避免造成學生的機械記憶,提高學生對知識理解的廣度和深度。其次在教學實踐中,采用遞進式的授課思路能更好地幫助學生記憶和理解知識點。教師先要分析食品的化學成分,講解清楚這些化學成分所具有的基本性質;同時讓學生列舉食品在加工貯藏中的變化,分析這種變化是由何種物質的哪種化學反應導致的;最后,讓學生分析這種化學變化在宏觀上會對產品造成怎樣的改變。
2.3處理好與相關課程交叉的內容
“食品化學”作為大學公選課,相對于專業基礎課“食品營養學”“食品酶學”“食品生物化學”等,“食品化學”應選擇不同的側重點,以避免重復。如“酶”這一章,“食品化學”在講授時應側重于酶對食品品質的影響(如酶促褐變等),對于酶的本質、酶的固定化、酶學動力學等內容應留給“食品酶學”講授。而對于“維生素和礦物質”一章,維生素和礦物質作為食品營養素也是食品營養學涉及的一個重要方面,為避免重復,“食品化學”應主要介紹其在食品加工、貯藏過程的變化。
2.4改革教學方式
在教學方式上要加強知識的橫向遷移,找出知識點共同的化學原理。如美拉德反應是聯系蛋白質、碳水化合物和水的一個重要化學反應。通過美拉德反應可以將參與反應的糖類、蛋白質的優先次序、水分活度、反應的化學機理、對食品正向和反向的作用等聯系起來,形成一個大的知識模塊,這樣可以使知識點之間相互融合,讓學生以點帶面進行系統性的學習。教師還要注意歸納總結容易混淆的知識點,如切開的蘋果容易褐變,剛烤出來的面包也是褐色的,雖然都是褐色的,但其反應機理是不同的。前者是酶促褐變,后者是非酶褐變,是食品中的蛋白質和碳水化合物在合適的條件下發生了美拉德反應,進而改變了食品品質。
3.結束語
分析化學是提供物質中元素或化合物組成和含量的科學和技術,通過測量與待測組分有關的某種化學和物理性質獲得物質的定性和定量結果。原子能、半導體、微電子器件等新型材料科學和環境科學、生物科學等新興學科的發展,一方面對分析化學提出了更高的要求,另一方面也促進了分析化學的發展?;瘜W家們開始利用經典分析化學方法中沒有運用的現象,如測定被測物質的電導、電位、光的吸收或發射、質荷比、熒光等性質來解決無機化學、有機化學和生物化學中的分析問題。
隨著微電子和計算機技術的廣泛應用,以及科學領域新成就的不斷引入,作為分析化學重要組成部分的儀器分析,由以化學分析為主的經典分析化學發展為以儀器分析為主的現代分析化學。它不僅能提供物質的組成和含量信息,而且成為強有力的科學研究手段。
儀器分析與經典分析方法相比較,具有重現性好、靈敏度高、分析速度快、試樣用量少、檢出限低等特點。儀器分析方法一般分為光學分析法、電化學分析法、熱分析法、放射化學分析法和分離方法。
光學分析法是基于檢測能量與待測物質作用后產生的輻射信號或所引起的變化的分析方法。根據物質與輻射能作用時有沒有能級躍遷可將光學分析法分為光譜法和非光譜法。根據能量作用的對象不同又分為原子光譜和分子光譜。
電化學分析法是根據物質在溶液中的電學及電化學性質,如電位、電荷、電流、電阻等電信號及其變化來測定物質的組分含量的分析方法。如電導儀用來測定水的電導率,pH計或離子計測定水樣的氫離子或其他離子濃度,利用滴定終點時溶液的電位突躍指示滴定終點的電位滴定法等。
熱分析法是測定某些性質,如質量、體積、熱導或反應熱與溫度之間的動態關系。它可用于成分分析和熱力學分析、化學反應機理方面的研究。
放射化學分析法是利用核衰變過程中所產生的放射性輻射來進行分析的方法。如將放射性同位素作為示蹤原子用于污染物的遷移轉化研究。
分離方法是利用儀器方法(如色譜法、電泳法)來分離和分析那些在結構、性質上十分相近的化合物,主要基于色譜法和電泳技術。水樣中結構、性質相近的組分通過色譜分離后,可根據需要分別定性和定量測定各組分的性質,如熱導、電導、對紫外和紅外輻射的吸收、熒光等。將色譜法與各種現代儀器方法聯用是解決復雜物質的分離和分析問題的最有效手段,也是儀器分析的一個重要發展方向。
2 分析儀器
分析儀器的作用是把通常不能被人直接檢測和理解的信號轉變成可以被人檢測和理解的形式。因此分析儀器是被研究體系和科學工作者之間的通信工具。
不同的分析方法對應不同的分析儀器,不管它們的復雜程度如何,分析儀器一般包括四個基本組件:信號發生器、輸入換能器或檢測器、信號處理器和輸出換能器或讀出裝置。
信號發生器的作用是從試樣組分產生分析信號,它可以是試樣本身,但是在許多儀器中,信號發生器都比較復雜,如紫外分光光度計的信號發生器,除了試樣以外,還有紫外輻射源、單色器、光速切光器等;檢驗器是將一種類型的信號轉變成另一種類型信號的器件,如在分光光度計中的光電管,是將光能轉變成電能的器件;信號處理器是將從檢測器出來的信號進行加工,例如對電信號進行放大、衰減、積分、微分、相加等,也可通過整流使其變為直流信號,或將其轉變成交流信號;讀出器件是將從處理器出來的放大信號轉變成一種可以被人讀出的信號,它的形式有表頭、記錄儀、示波器、指針或標尺和數字器件等。
3 儀器分析在水質分析中的應用
隨著科學技術的進步,現代化手段在水質監測分析中得到了廣泛應用。分析方法從分光光度法、電位法發展到原子吸收法、原子熒光光譜法、氣相色譜法和液相色譜法等;手動和半自動實驗方法、分析儀器也正逐步被計算機控制技術與網絡通信技術融合的在線或自動分析檢測所代替?,F代分析儀器為水質分析檢測和科學研究提供了強有力的手段,目前水質分析呈現出向儀器分析方向發展的趨勢。
除常規分析儀器應用于水質分析外,為滿足水質分析項目的特殊需要,一些水質專用測量儀器也相繼出現。主要有以下幾種。
1)濁度儀:利用光透過法、光散射法等測定水樣混濁程度的儀器;
2)油分測定儀:利用紅外吸收法、濁度法、紫外吸收法或熒光法原理開發的專用于油分測定的儀器;
3)測汞儀:以原子熒光法和冷原子吸收法為測定原理,專用于測量汞元素的儀器;
4)生化需氧量(BOD)測定儀:用測壓式和生物膜電極測量水樣中氧的消耗量的儀器;
5)化學需氧量(COD)測定儀:根據COD的化學測量方法,利用分光光度法檢測分;
6)總需氧量(TOD)測定儀:將一定體積的待測水樣連同含有已知濃度氧的載氣一起通人燃燒管中,在高溫、催化的條件下進行燃燒,消耗了載氣中的部分氧,使氧的濃度降低,再用氧氣檢測器測出剩余的氧濃度,然后將該濃度與已知濃度的標準液耗氧量進行比較,求出TOD值。
另外,在水樣預處理中,固相萃取器、微波消解器、超聲波清洗器等也得到廣泛應用??梢钥吹絻x器分析方法在水質分析中得到了廣泛的應用。
參考文獻
1.1各章節與藥學相關內容的增加近年來對藥物新劑型及新的給藥系統研究成為熱門課題,因此七版教材最大的優點在于引入了大量與藥學相關的熱點實例(延續六版基礎上),如利用熱力學中物質pVT狀態變化介紹超臨界萃取技術在天然藥物提取中的應用;相平衡中的冷凍干燥、減壓升華技術在制藥工藝應用的原理;依據二組分完全不互溶系統特點建立提取藥材揮發性有效成分的水蒸氣蒸餾法;化學動力學(較六版)更詳細地介紹了藥物有效期的預測,藥品給藥時間的相關計算實例,同時還介紹了藥物穩定性的影響因素及實驗方法;膠體分散系統中增加了斯托克定律在混懸劑中的應用;滲析技術在治療腎衰竭中的原理;納米技術在緩控釋制劑、傳感器等方面的應用以及利用電泳技術判斷某器官是否病變等。七版教材更體現了“專業性”和“應用性”兩者有機結合的特點,與藥學專業聯系更緊密,更符合藥學生的使用需要。
1.2各章節部分內容的縮減藥學教學體系中,物理化學內容多,課時有限,因此六版教材對五版部分內容做了精選與刪減,調整參考課時,減少學生學習負擔。如電化學章節刪除了與藥學專業聯系不大的“強電解質溶液的互吸理論”、“化學電源”的內容?;瘜W動力學中刪除“藥物貯存期預測變溫法”、“藥物對光穩定性”、“反應機理確定”及“快速反應研究技術”,但是對藥學專業學生而言“藥物貯存期預測變溫法”與“藥物對光穩定性”內容是十分重要的內容,因此七版教材在六版的基礎上又將該部分內容重新加入??s減后的七版與六版教材其課時數較五版縮短5~10個學時,有利教師的教學安排,減輕學生學習負擔。
1.3部分章節符號及講解順序的調整新版教材在物理化學的符號及采用標準上更符合國際慣例的要求。除此之外,通過章節調整,更加符合授課特點,更利于學生學習與總結。如第五版與第六版、七版教材最大的區別在于功的正負號規定上:五版教材規定系統對環境做功為正,環境對系統做功為負,而六版、七版教材對此規定正好相反,原因在于這兩種規定所采取的標準不一樣。除此之外六版以后亥姆霍茲能的符號改為F。在內容講解順序上,七版教材將部分章節內容講解順序進行了優化調整,更易于學生的學習與理解。如七版教材中熵的計算一節中,對不同條件熵的計算公式的推導的內容就進行了調整。
1.4引言、附錄、例題及習題的相關調整雙語教學已成為我國教育改革的熱點問題,因此從第六版教材開始增加了相關術語的中英文對照附錄(七版在六版的基礎上又新增大量相關專業外語詞匯)。除此之外七版教材在每章引言前列有各章要求,以利于學生抓住要領(六版教材無),而五版教材的章節要求內容列于理論之后習題之前,顯得不夠醒目。
2教材、授課內容及教學方法調整建議
2.1注重專業特色,明確課程的整體框架結構,突出教學的重點和難點針對藥學專業編寫的物理化學教材,一定要突出藥學專業及相關專業特色,從內容、例題習題及案例的選編上應有所體現。結合藥學專業特點,建議適當調整表面現象、膠體分散系統部分內容的權重,如可適當結合藥學實際增加有關表面活性劑,復合型非離子型表面活性劑HLB值計算,電泳等技術在藥學中的應用等相關知識。授課時也要讓學生了解整個教材編排結構,清楚物理化學課程主要兩塊內容有:化學熱力學和化學動力學,在此基礎上延伸出化學平衡、相平衡、電化學、表面化學及膠體分散系統的相關內容。
2.2加強校對,避免出現差錯該版教材在修訂了第六版教材部分差錯情況下,也還存在少量錯誤。如,第二章第57頁文字第九行“以對T作圖”應改為“以CP/T對T作圖”;第59頁“將式(2-32)”改為“將式(2-34)”;第三章第78頁第五個公式(偏摩爾亥姆霍茲能)中的下角標“T,V,nj≠B”應改為“T,P,nj≠B”;第四章課后習題第六題參考答案與題不符;第五章第二節第128頁克拉伯龍方程推導示意圖中“dG(α)=0,dG(α)=0”應改為“dG(α),dG(β)”;第五章第二節第129頁固氣平衡克拉伯龍方程推導中“Vm(g)≥Vm(l),ΔVm=Vm(g)-Vm(l)”應改為“Vm(g)≥Vm(s),ΔVm=Vm(g)-Vm(s)”;第六章第171頁第三節第二行“還可獲得連續的連據”應改為“還可獲得連續的數據”;第六章第四節第177頁“由表6-5中”應改為“由表6-4中”。教材中還有部分差錯不一一列舉,希望編者在續版教材編寫過程中把好編、寫、校、審四個環節的質量關。
2.3圍繞藥學專業特點,優化精簡內容針對藥學專業其他課程部分內容與物理化學重疊的問題,在物理化學課程內容的設計上是否可以考慮在保證物理化學知識體系的系統性、連貫性和完整性以及顧及藥學專業理論層次,保證學生能夠學以致用,與專業知識緊密聯系的基礎上,對續版教材或教學內容進行合理的精簡。如無機化學中化學反應的方向、化學反應速率、化學平衡、氧化還原等章節知識與物理化學部分重疊,結合藥學專業培養方案及課程學習時間,是否可以考慮將熱力學內容精簡合并為一章,結合熱力學三大定律主要強調始態、終態、狀態函數、熵,判斷自發過程方向判據等一些重要的概念,處理宏觀變化問題的思路方法,以減輕學生的學習負擔。[10]此外相平衡、化學動力學、表面現象及膠體化學對后繼藥學專業課程的學習非常重要,可以考慮適當調整課時,增加與藥學相關的典型例題,解析現象原理。如新型表面活性劑對透皮吸收技術、外用藥膏的作用;應用鋪展與潤濕的知識介紹軟膏劑基質、片劑輔料的選擇等。
2.4可適當增加物理藥劑學的內容針對學生在學習藥劑學中的粉體學、流變學、溶解性等章節時難以理解的問題,建議新版可將該部分理論融合在物理化學里面,這樣學生學習會相對輕松。因為通過對物理化學中熱力學、動力學、表面化學等基礎理論內容的學習,學生已經習慣了抽象思維和建立理想化模型的研究方式,所以對粉體學、流變學、溶解性等章節也能很好地理解。